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By Daniel Rodrigo Leiva, Rogério Felito da Silva, Bráulio Salumão de Oliveira

Os aços de baixa densidade e os de alto módulo elástico visam a manufatura de automóveis com menor peso e possuem interesse crescente por parte de indústrias e centros de pesquisa. Documentos de patente são uma fonte de informação essencial para análise do desenvolvimento de um setor tecnológico, além de fundamentar tomada de decisões. Este trabalho objetivou elaborar e analisar indicadores, baseados em informações contidas em registros de patentes, em aços de baixa densidade e aços de alto módulo elástico. Diversos elementos de liga e reforços foram mapeados para o aumento da resistência específica e controle de microestrutura, principalmente para aplicações na indústria automobilística. Ambas as tecnologias apresentam interesse recente e se encontram em um estágio emergente de desenvolvimento. As propriedades de ductilidade, resistência a tração e ao impacto figuram entre seus principais desafios tecnológicos, assim como a redução de custos.

Mar 1, 2019

By Paula Cristina Petriz Monteiro

O Aço Inoxidável Duplex (AID) possui duas fases com propriedades magnéticas distintas, ferrita e austenita. Quando submetido a elevadas temperaturas, o AID pode apresentar em sua estrutura a fase intermetálica sigma que degrada suas propriedades e limitam a sua utilização. Este trabalho tem como objetivo utilizar a técnica de Ruído Magnético Barkhausen (RMB), para caracterizar amostras de AID SAF2205 com precipitados de fase sigma. Foram realizadas análises metalográficas, detecção do teor de ferrita através do ferritoscópio e difração de raios-x para validação dos resultados. Pode-se verificar que o ensaio de RMB é adequado para avaliar teores elevados de fase sigma neste aço.

Aug 7, 2018

By João Lucas Lautenschlager Cortez Alves

Foi implementado um modelo matemático transiente e tridimensional para prever os campos de temperatura e composição presentes no sólido e poça de fusão durante um processo de soldagem a arco. O modelo foi desenvolvido com base nas equações de conservação macroscópicas de calor, massa e espécies químicas, que foram solucionadas pelo método dos volumes finitos. Os resultados do modelo mostraram boa aderência com soluções analíticas. Foram apresentados os efeitos de mudança na velocidade e potência de soldagem na distribuição de temperatura obtida e no formato da poça de fusão para soldagem em uma chapa de liga Al-6,5%Cu.

Oct 30, 2017

By Arlindo Lopes Faria

O Drop Weight Tear Test (DWTT) é comumente empregado para avaliar a capacidade de um material impedir a propagação de fratura frágil na temperatura de projeto. Esse ensaio quando aplicado a aços modernos de elevada tenacidade, produzidos via resfriamento acelerado, para aplicação em dutos, pode não exibir o mesmo comportamento à fratura dos aços convencionais, por apresentar um tipo de fratura anormal, denominada fratura inversa. Esse tipo de fratura, por sua vez, invalida os resultados de DWTT segundo os critérios estabelecidos pela API RP 5L3. Neste trabalho, são apresentados os resultados obtidos em ensaio de DWTT, utilizando corpos de prova full-size e sub-size, de um aço de elevada tenacidade, produzido com distintas condições de processamento termomecânicas evidenciando o fenômeno de fratura inversa. De uma forma geral, observou-se uma correlação entre os resultados de DWTT e as propriedades mecânicas em tração. Os testes também apontaram que a geometria do corpo-de-prova (full-size ou sub-size) possui uma influência direta no resultado do ensaio de DWTT.

Aug 16, 2017

By Diniz Ramos de Lima Júnior

Dentro das refinarias os tanques de armazenamento desempenham um papel fundamental, pois armazenam matéria prima para abastecimento das unidades, produtos intermediários entre os processos e produtos finais para distribuição. O presente trabalho apresenta de modo comparativo as características mecânicas e microestruturais da zona termicamente afetada de juntas soldadas formadas pelos processos de soldagem com Arame Tubular (FCAW) e Eletrodo Revestido (SMAW) aplicados na fabricação e reparo de tanques de armazenamento utilizados na indústria de petróleo. Os procedimentos de soldagem para cada junta soldada seguiram EPS (Especificação do Procedimento de Soldagem) utilizada por uma empresa que fabrica e repara tanques de armazenamento para indústrias de petróleo. O metal de base utilizado foi o aço estrutural de classificação ASTM A-36 em geometria plana e com chanfro tipo K. A solda foi multipasses de topo na posição horizontal (2G). Para realização deste estudo foram realizados quatro tipos de ensaios destrutivos: tração, microdureza Vickers, impacto Charpy e metalográfia. Os resultados indicaram a importância da seleção do processo de soldagem em termos de produção e formação da junta soldada e uma heterogeneidade devido as diferentes microestruturas presentes nas zonas termicamente afetadas que demostraram grande influência no perfil de microdureza.

Aug 8, 2018

By Sebastião Raimundo de Jesus Bélem Leitão Filho

A simulação física é uma alternativa no estudo dos eventos durante o processamento termomecânico, sem necessidade de equipamentos industriais, permitindo a realização de projetos de deformações similares as de escala industrial, porém em diferentes condições de atrito e transferência de calor. O objetivo desta pesquisa foi investigar o retardo na cinética de amaciamento estático no aço inoxidável austenitico ASTM F-1586, usado na confecção de implantes ortopédicos. A metodologia aplicada consistiu no cálculo da fração de amaciamento (Xs), após realização dos ensaios de compressão a quente com duplo passe de deformação num dilatômetro, nas temperaturas de 1000 - 1200 oC, taxa de deformação de 1,0 s-1 e intervalos entre passes variando de 1 a 1000 s. Os resultados indicaram que o aço ASTM F-1586 sofre recristalização metadinâmica em deformações maiores que 0,30, onde as curvas Xs vs. t para temperaturas abaixo de 1100 oC apresentaram formação de patamares com atraso na cinética amaciamento, resultante da interação recristalização-precipitação (Fase Z) induzida por deformação no interpasse, sendo menos efetivo quanto maior a temperatura e a deformação.

Oct 30, 2017

By Charles Henrique Xavier Morais Magalhães

Os Aços Inoxidáveis Duplex possuem uma estrutura constituída basicamente por ferrita e austenita na proporção aproximada de 50%. Este trabalho estudou a influência da temperatura de um tratamento térmico na morfologia e fração de ferrita e austenita no aço UNS S32304. Os tratamentos térmicos realizados consistiram no aquecimento das amostras, desde a temperatura ambiente até a temperatura de 1250°C, seguido de um resfriamento lento em um segundo forno estável em uma determinada temperatura. As amostras permaneceram neste segundo forno por um intervalo de tempo necessário para que suas temperaturas atingissem exatamente um valor desejado, sendo então imediatamente retiradas e resfriadas em água a 20°C para preservar a estrutura resultante do ciclo térmico aplicado. As amostras foram metalograficamente preparadas, atacadas e analisadas com o auxílio de um microscópio ótico. As frações de fases medidas por MO se aproximaram dos resultados obtidos por simulação utilizando o software Thermo-Calc. A morfologia das fases variou significativamente com a diminuição da temperatura de tratamento, uma vez que a austenita se mostrou mais fragmentada nas temperaturas mais baixas, porém o bandeamento não deixou de existir na estrutura.A transformação da ferrita em austenita se mostrou fortemente dependente do tempo.

Aug 16, 2017

By Afonso Rangel Garcez de Azevedo

A crescente preocupação com a qualidade da cerâmica vermelha e com o uso racional dos recursos naturais utilizados por ela, tem motivado a diversas pesquisas em busca de uma otimização de seu uso. Atualmente o setor produtivo em geral faz uso de um método empírico para formulação de massa cerâmica, tendo como principal consequência à perda da qualidade de seus produtos, isso e fruto da insuficiência de estudos dos solos em diferentes pontos das jazidas utilizadas. Este trabalho tem como objetivo a caracterização, através de ensaios de granulometria, Limites de Atterberg e analise química para um conhecimento dos solos a serem utilizados na composição da mistura. Com os resultados encontrados pode-se dar algumas diretrizes iniciais para uma melhor adequação na formulação das misturas, diminuindo o empirismo e aumentando a qualidade dos produtos.

Aug 16, 2017

By José Carlos D’Abreu, Luiz Cláudio Pinto Oliveira

Os pós ou lamas de aciaria gerados nos sistemas de despoeiramento dos gases de exaustão do conversor LD têm papel relevante entre os coprodutos siderúrgicos devido às suas significativas gerações, dificuldades no manuseio e acondicionamento e expressivo custo para processamento e/ou disposição. Em contrapartida, o elevado teor de ferro que possuem lhes garantem um potencial de substituição dos materiais primários nos processos metalúrgicos. Um método desenvolvido para a reciclagem do pó de aciaria LD foi a aglomeração a frio via briquetagem, para utilização como refrigerante no conversor LD. O efeito refrigerante do minério de ferro é cerca de três vezes superior ao da sucata de aço. Os briquetes de pó de aciaria LD contém ferro em diferentes estágios de oxidação e assim, seu poder refrigerante se situa em uma condição intermediária. Neste trabalho são avaliados, teórica e operacionalmente, o efeito refrigerante dos briquetes de pó de aciaria em comparação com outros refrigerantes. Considerando que a sucata tem um poder refrigerante de 340 kcal/kg, constatou-se que o poder refrigerante dos briquetes é cerca de 1,8 vezes superior ao da sucata e o poder refrigerante das pelotas é 2,8 vezes superior ao da sucata.

Nov 3, 2019

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

The steel production in mini mills generates several process residues, among them there is the electric arc furnace dust (EAFD). This residue has as main elements Fe, O, and Zn, being classified as hazardous by the presence of Pb and Cd. Thermodynamic studies related to the formation of mineral species containing Fe, O and Zn elements were carried on due to the influence of these compounds in hydrometallurgical EAFD recycling processes. In recent years, a rise in the chlorine content of this residue was observed, mainly motivated by the increased use of scrap with polymeric impurities containing this element. In this work, based on computational thermodynamics tool FactSage, a general overview of gaseous and minerals species (found in EAFD) formed by Fe, Zn, O, Cl, H and C is shown – representing the organic origin of chlorine. For this study, the PVC polymer was used as the chlorine carrier substance which contaminates the EAF load.

Jul 30, 2018

By Belmira Benedita de Lima

Estudos no sistema Nb-B mostram a fase Nb5B6 com formação peritética a partir do líquido, porém sua estabilidade abaixo de 2.000°C não é comprovada experimentalmente. Há também dúvidas sobre a ocorrência da fase Nb2B3 neste binário. Este trabalho tem como objetivo o estudo da estabilidade das fases Nb5B6 e Nb2B3 nas temperaturas de 1.400°C e 1.800°C. Amostras com composições nas estequiometrias Nb5B6 e Nb2B3 foram produzidas através de fusão a arco assim como confeccionadas a partir de misturas de pós de B e NbB. Pastilhas com composição Nb5B6 foram produzidas com e sem adição de semente da fase Nb5B6. Os tratamentos térmicos em 1.400°C foram realizados por até 10h enquanto aqueles em 1800°C por até 1h, todos em atmosfera estática de argônio. As microestruturas das amostras, tanto no estado bruto de fusão como após tratamento térmico, foram caracterizadas por difração de raios X (XRD). Os resultados confirmam a formação fase Nb5B6 a partir do líquido e nas amostras produzidas via metalurgia do pó. A fase Nb2B3 não é observada nas amostras no estado bruto de fusão e nas amostras produzidas via metalurgia do pó tratadas termicamente a 1.800°C, porém, esta fase se estabiliza nas amostras produzidas via metalurgia do pó tratadas a 1.400°C, indicando sua estabilidade com formação peritetóide a partir das fases Nb3B4 e NbB2, abaixo de 1.800°C.

Aug 8, 2018

By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Camila dos Santos Pinto, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Neste trabalho estudou-se o comportamento cinético das transformações de fases por nucleação e crescimento nas interfaces (faces, arestas e vértices), das matrizes poliedricas de Kelvin, Voronoi e de Monte Carlo, através da simulação computacional. Com o objetivo principal de comparar os resultados obtidos das simulações com os modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK), e de John W. Cahn. As matrizes foram geradas por modelos estocásticos e através do método de crescimento do Cone Causal. Em engenharia o entendimento do comportamento das transformações de fases por nucleação e crescimento são importantes para prever os possíveis locais de nucleação, assim como no entendimento do comportamento dos constituintes presentes do diagrama ferro carbono, na decomposição da austenita, no processo de recristalização, entre outros. Desta forma, o modelamento computacional foi utilizado para o estudo das transformações de fases por nucleação e crescimento, obtendo como resultados a fração volumétrica, o caminho microestrutural e a contiguidade, ambos resultados foram importantes para a caracterização microestrutural e para descrever a distribuição dos núcleos no espaço. Com os resultados obtidos observou-se que se os núcleos estão bem distribuídos nas interfaces o impingement será mais fraco, levando as simulações de Voronoi e de Kelvin a corroborarem com o modelo analítico de JMAK, já o Modelo de Monte Carlo, não apresentou o mesmo comportamento, ou seja, ficou evidenciado que nem sempre a aleatoriedade vai ser válida para todos os casos. Foi constatado também que se aumenta consideravelmente a quantidade de núcleos, a distribuição perde a característica de aleatoriedade e passa a se comportar como clusters, corroborando com o modelo analítico de Cahn.

Nov 10, 2019

By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019

By Anderson Pereira

SORM 3plus (SORM = Superfast Optical Roughness Measurement) is a system enabling online measurement of roughness parameters during continuous strip processing. Increased requirements for new materials and more complex components call for ever increasing process safety. The roughness parameters are important quality features of uncoated and surface refined strips. The traditional method of measurement involves using a mechanical stylus based instrument. For this purpose the operator must stop the production line or samples are taken from the end of the coil and measurements are made offline in the lab. SORM 3plus, however, is a non-contact, online surface roughness measurement system that can be used for metallic and many non-metallic surfaces at strip speeds of up to 2400 m/min. The surface roughness data are stored in the system computer, displayed to the operator and if needed are fed into a higher-level network. The operator is alerted, if the limited values preset by him are exceeded or if any changes within the line will put at risk the production process. SORM 3plus calculates the roughness parameters as defined in the standards, such as the arithmetic average roughness (Ra) and the peak count (RPc).

Oct 8, 2019

By Julián Andrés Ortiz González

This work presents a series of experiments of Fatigue Crack Growth (FCG), which are intended to provide evidence about the main parameter controlling this phenomenon, whereas still no agreement about this, since the Paris´ theory is based on the principle that FCG is controlled by the ?K and the Elber´s theory says that the driving force is ?Keff. For the development of the experiments, some DC(T) specimens were machined with two different thicknesses: 2 and 30 mm to perform FCG tests in plane stress and plane strain state, respectively. Besides this, all FCG tests were carried out with a constant ?K e Kmax, measuring the strain with a Strain-Gage bonded on the back face of the specimen and seven Strain-Gages located on the crack growth path. The data needed to measure the crack opening load, and the ?Keff, were collected through a program developed in Labview. Finally, the data post-processing was carried out based on the ASTM standards and several articles of recognized authors in this field, in order to compare the two positions with the experimental data, and this way conclude which is the most consistent theory with the observed behavior.

Aug 16, 2017

By Pedro Boson Gambogi

Aços com microestrutura completamente perlítica são utilizados para fabricação de componentes submetidos a condições severas de carregamento mecânico frequentemente combinado com atrito. Estes aços têm desempenho mecânico afetado principalmente pelo espaçamento interlamelar da perlita. O objetivo deste trabalho foi demonstrar os benefícios do uso da Microscopia de Força Atômica para determinar o espaçamento interlamelar da perlita de um aço eutetóide laminado a quente. Para tal, imagens da microestrutura de amostras retiradas na direção longitudinal e transversal à laminação foram obtidas e processadas com auxílio de um Microscópio de Força Atômica. Como resultado, destaca-se o fato da técnica utilizada ter se mostrado uma ferramenta versátil para caracterização quantitativa do espaçamento interlamelar da perlita. Foi observado espalhamento dos valores medidos do espaçamento interlamelar principalmente influenciado pelas condições de resfriamento do aço durante a transformação austenita-perlita.

Aug 16, 2017

By Niander Aguiar Cerqueira

A construção civil é um setor de extremo impacto na economia brasileira, tanto em termos de empregos quanto no consumo de matérias-primas e geração de resíduos. Resíduos de Construção Civil (RCC) representam uma grande parte da massa total de rejeitos sólidos em médias e grandes cidades. Neste trabalho, um estudo foi realizado para produzir concreto com substituição de areia por RCC, em diferentes porcentagens, a fim de reduzir, reciclar e reutilizar esta grande quantidade de rejeitos da indústria da construção civil. Este trabalho teve como objetivo estudar as propriedades mecânicas de concreto estrutural com substituição total e parcial (25%, 50%, 75% e 100% de substituição de areia). Os resultados do teste de compressão indicaram boa qualidade para os concretos com substituição em massa de até 75% de RCC.

Oct 30, 2017

By Élida Gonçalves das Neves

Nos últimos anos as siderúrgicas têm investido na melhoria de seus processos e produtos buscando à produção de clean steels, onde menor nível inclusionário é almejado. Neste contexto foi objetivado neste trabalho, em um primeiro momento, realizar uma revisão bibliográfica afim de buscar um modelo que pudesse relacionar a composição química da escória com a capacidade da escória de remover de forma eficiente as inclusões, garantindo assim a limpidez de aços. A partir destes dados, buscou-se, como segundo objetivo, avaliar alguns resultados de escórias industriais e compará-los com o proposto pelo modelo. A viscosidade e molhabilidade foram os parâmetros de maior impacto neste estudo, sendo a viscosidade obtida através da termodinâmica computacional com o FactSage e a molhabilidade estimada a partir do modelo de Nakajima.

Jul 30, 2018

By Victor Caso Moreira

As propriedades mecânicas de tubos de cobre ligado ao fósforo (liga UNS C12200 – cobre DHP) são importantes para sua aplicação nos produtos finais, em que processos de expansão e dobra são fundamentais. Três grupos de amostras obtidas por extrusão e trefilação (deformação a frio de 80%) e com diferentes níveis de impurezas (184 ppm a 319 ppm) foram submetidos a tratamento de recozimento e tiveram suas propriedades mecânicas e microestrutura analisadas. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que as propriedades do material variam com o teor de impurezas, devido aos mecanismos de endurecimento por solução sólida e por redução de tamanho de grão. Os resultados são mais pronunciados sobre o limite de escoamento e de resistência à tração. Em termos de alongamento, observa-se que a homogeneidade microestrutural é determinante e tem relação com o teor de impurezas, possivelmente devido à ocorrência de recristalização secundária por flutuações de composição química. O aumento do teor de impurezas parece aumentar a temperatura de recristalização do material, diminuindo o tamanho de grão resultante do recozimento, o que confirma os dados da literatura para o cobre eletrolítico.

Aug 7, 2018

By Rainer Hüsken

Over the last decades long BOF campaign lives have successfully been established due to improved quality of the refractory material and due to intensive use of slag splashing. On the other hand, steelmakers are more and more faced with elevated phosphorous contents in the hot metal. This phenomenon is a global tendency caused by the increasing pressure to utilize cheaper iron ore sources. In India, iron ore sources have traditionally elevated phosphorous contents. The phosphorous removal challenge calls for using bottom stirring at the BOF converters, as these combined technology of top oxygen blowing and inert gas stirring through the bottom, helps significantly to improve bath mixing and thus in shifting the process towards the optimum metallurgical equilibrium conditions. All this is common knowledge and daily business in the steelmaking shops all over world. Unfortunately, focusing on a long BOF refractory campaign by means of slag splashing and maintaining optimum conditions for high efficient bottom stirring are naturally conflictive aims. Applying slag splashing causes unavoidable bottom built-up which in turn covers or even blocks the bottom tuyeres. Most of the steelmaking shops today are either operating slag splashing without bottom stirring or bottom stirring without slag splashing. Some are trying slag splashing with bottom stirring but mostly only for a certain short period of the whole campaign. Baoshan Meishan Steel is an integrated steel plant, located in Nanjing (China). The plant is operating two BOF shops (3x 150t and 2x 250t), producing various steel grades. Because of the iron ore source used, the hot metal phosphorous content is rather high with up to 2,000 ppm. In order to achieve low phosphorous contents in the molten steel below 200 ppm, Meishan uses the TBM (Thyssen Bottom Metallurgy) bottom stirring technology in both of their steel plants, successfully applying slag splashing and efficient bottom stirring for campaigns up to 10,000 heats. This paper describes the operation procedures, strategies, and the maintenance concept established at Meishan Steel which is suitable to meet both conflicting targets at the same time.

Jul 30, 2018